Ảnh hưởng của hàm lượng tro bay đến tính chất cơ lý của gạch không nung bê tông

nNgày nhận bài: 12/01/2022 nNgày sửa bài: 24/02/2022 nNgày chấp nhận đăng: 08/3/2022

Ảnh hưởng của hàm lượng tro bay đến
tính chất cơ lý của gạch không nung bê tông
Effect of fly ash content on mechanical properties of unburnt concrete bricks
> NGUYỄN MAI CHÍ TRUNG
Khoa Kỹ thuật & Cơng nghệ, Trường Đại học Quy Nhơn
Email:

TĨM TẮT
Bài báo trình bày một nghiên cứu về ảnh hưởng của hàm lượng tro
bay đến các tính chất cơ lý của gạch khơng nung bê tơng. Thành
phần cấp phối bao gồm: chất kết dính, cốt liệu và nước, trong đó
chất kết dính gồm xi măng và tro bay. Hàm lượng tro bay dùng để
thay thế xi măng trong nghiên cứu lần lượt là 0%, 10%, 20%, 30%
và 40%. Kết quả thí nghiệm về độ rỗng, cường độ chịu nén, độ
thấm nước và độ hút nước của gạch được đánh giá theo TCVN
6477:2016. Giá thành vật liệu sản xuất gạch giảm đáng kể khi thay
thế 20% đến 30% xi măng bằng tro bay trong thành phần chất kết
dính.
Từ khóa: Gạch khơng nun; tro bay; chất kết dính.
ABSTRACT
This paper presents a study on the influence of fly ash content on
the mechanical properties of unburnt concrete bricks. The
composition includes: binder, aggregate and water, in which the
binder consists of cement and fly ash. The fly ash content used to
replace cement in the study was 0%, 10%, 20%, 30% and 40%,
respectively. Test results on porosity, compressive strength,
water permeability and water absorption of bricks are evaluated
according to TCVN 6477:2016. The cost of brick production
materials is significantly reduced when replacing 20% to 30% of

cement with fly ash in the binder component.
Keywords: Unburnt bric; fly ash, binder.
1 GIỚI THIỆU
Sử dụng vật liệu xây không nung thay thế gạch đất xét nung là
xu hướng phát triển tất yếu ở nhiều nước trên thế giới cũng như ở
Việt Nam. Điều này đã được khẳng định qua các chủ trương, chính
sách của Nhà nước, thể hiện qua Quyết định số 1469/QĐ-TTg ngày
22/ 8/ 2014 của Thủ tướng Chính phủ về việc Phê duyệt Quy hoạch
tổng thể phát triển vật liệu xây dựng Việt Nam đến năm 2020 và
định hướng đến năm 2030 [1], gần đây nhất là Quyết định số

1266/QĐ-TTg ngày 18/ 8/ 2020 của Thủ tướng Chính phủ về việc
Phê duyệt Chiến lược phát triển vật liệu xây dựng Việt Nam thời kỳ
2021 - 2030, định hướng đến năm 2050 [2], trong đó có chiến lược
phát triển vật liệu xây không nung (VLXKN), và Thông tư số 13/TTBXD ngày 08/ 12/ 2017 của Bộ trưởng Bộ Xây dựng về việc Quy
định sử dụng vật liệu xây khơng nung trong các cơng trình xây
dựng [3]. Trong những năm gần đây, vật liệu xây không nung đã
phát triển mạnh cả về số lượng và chủng loại. Trong đó, gạch
khơng nung bê tơng được kể đến là một trong những vật liệu
được sử dụng phổ biến trong các cơng trình xây dựng.
Gạch khơng nung bê tơng được sản xuất từ hỗn hợp bê tông
khô theo công nghệ ép hoặc rung ép với các hình dạng và kích
thước khác nhau, về cấu tạo có thể đặc chắc hoặc có lỗ. Gạch bê
tơng đặc được sản xuất với kích thước nhỏ, thơng thường bằng
kích thước gạch tiêu chuẩn, cịn gạch bê tơng rỗng được sản xuất
với kích thước lớn hơn.
Gạch không nung bê tông được sử dụng khá phổ biến cho
nhiều dạng kết cấu xây như tường móng, tường chịu lực và tường
không chịu lực. Cùng với việc phát triển mạnh mẽ của gạch bê
tông trong những năm gần đây, trong thực tế đã xuất hiện một số

vấn đề cần quan tâm nghiên cứu để hoàn thiện hơn sản phẩm này.
Thành phần vật liệu để chế tạo gạch không nung bê tông bao
gồm: cốt liệu (mạt đá hoặc cát), chất kết dính (xi măng, hoặc xi
măng kết hợp phụ gia khống) và nước. Vật liệu để sản xuất gạch
khơng nung bê tông của một số nhà máy trên địa bàn các tỉnh
miền Trung, bao gồm: mạt đá hoặc cát, xi măng và nước, dùng mạt
đá làm cốt liệu chính với ưu điểm giúp cho cường độ gạch cao, giá
thành sản xuất rẻ, tuy nhiên nhược điểm là gạch nhìn khá thơ,
ngồi ra trong trường hợp đường kính hạt cốt liệu khơng được
kiểm sốt tốt dẫn đến khả năng chống thấm của gạch kém do còn
khá nhiều kẻ hở.
Trong thành phần chất kết dính ngồi xi măng có thể sử dụng
thêm phụ gia khoáng là tro bay, đồng thời sử dụng tro bay để thay
thế bớt một phần xi măng nhằm giảm chi phí sản xuất gạch. Khi sử
dụng một phần tro bay làm chất kết dính, tính chất cơ lý của gạch
sẽ thay đổi so với khi chỉ dùng xi măng làm chất kết dính. Bài báo
trình bày thí nghiệm xác định các tính chất cơ lý của loại gạch
khơng nung bê tông hai lỗ và gạch sáu lỗ phổ biến trên thị trường,
hàm lượng tro bay trong thành phần chất kết dính thay đổi từ 0%
đến 40%.
2 CHƯƠNG TRÌNH THÍ NGHIỆM
2.1 Mục tiêu và nội dung thí nghiệm
Mục tiêu thí nghiệm: thí nghiệm xác định một số tính chất cơ lý
của gạch bê tông không nung với bốn trường hợp hàm lượng tro
bay khác nhau, từ đó đề xuất định mức thành phần cấp phối tối ưu
khi có tro bay.
Nội dung thí nghiệm: thí nghiệm với hai loại gạch, gạch hai lỗ

ISSN 2734-9888

3.2022

107


NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

có kích thước 200 mm × 90 mm × 60 mm và gạch sáu lỗ có kích
thước 200 mm × 130 mm × 90 mm. Mỗi loại gạch với mỗi phương
án hàm lượng tro bay, thí nghiệm xác định bốn chỉ tiêu: độ rỗng,
cường độ chịu nén, độ thấm nước và độ hút nước của gạch.
2.2 Tỷ lệ tro bay dùng để thay thế xi măng
Thành phần vật liệu chế tạo gạch, gồm: cốt liệu (mạt đá),
chất kết dính và nước. Thành phần chất kết dính gồm xi măng
và tro bay có tỷ lệ như bảng 1.
Bảng 1. Tỷ lệ xi măng - tro bay để chế tạo gạch
Chất kết dính
Trường hợp
Xi măng (%)
Tro bay (%)
1
100
0
2
90
10
3
80
20
4

70
30
5
60
40
2.3 Mẫu thí nghiệm
2.3.1 Thí nghiệm vật liệu dùng để chế tạo mẫu
Vật liệu: cát, xi măng PCB40, mạt đá và tro bay được thí
nghiệm xác định các chỉ số cơ lý để làm cơ sở tính tốn thành
phần cấp phối chế tạo mẫu thí nghiệm. Khối lượng riêng và
cường độ của xi măng PCB40 ở tuổi 28 ngày, lần lượt là x = 3,09
(g/cm3) và Rx = 50,5 (MPa); khối lượng riêng và mô đun độ lớn
của mạt đá, lần lượt là cl = 2,72 (g/cm 3) và Mdl = 3,38; khối
lượng riêng của tro bay, pgk = 2,28 (g/cm3).
2.3.2 Chế tạo mẫu thí nghiệm
Mác gạch được thiết kế cho cả gạch hai lỗ và gạch sáu lỗ là
M7,5. Cấp phối vật liệu cho 1m3 bê tông được xác định theo [4], từ
đó tính được khối lượng vật liệu cần để chế tạo số lượng mẫu thí
nghiệm được trình bày trong bảng 2 và bảng 3.
Bảng 2. Khối lượng vật liệu cho mỗi trường hợp của gạch hai lỗ
Trường
Tỷ lệ
X
Tro bay Mạt đá
Nước
Số
hợp
X (%) - Tro bay (%)
(kg)
(kg)

(kg)
(lít)
mẫu
1
100% - 0%
14
0,00
49
4,5
32
2
90% - 10%
12,6
1,4
49
4,5
32
3
80% - 20%
11,2
2,8
49
4,5
32
4
70% - 30%
9,8
4,2
49
4,5

32
5
60% - 40%
8,4
5,6
49
4,5
32
Tổng cộng:
56
14
245
22,5
160
Bảng 3. Khối lượng vật liệu cho mỗi trường hợp của gạch sáu lỗ
Trường
Tỷ lệ
X
Tro bay Mạt đá
Nước
Số
hợp
X (%) - Tro bay (%)
(kg)
(kg)
(kg)
(lít)
mẫu
1
100% - 0%

20
0,00
69
6
36
2
90% - 10%
18
2
69
6
36
3
80% - 20%
16
4
69
6
36
4
70% - 30%
14
6
69
6
36
5
60% - 40%
12
8

69
6
36
Tổng cộng:
80
20
345
30
180
Mẫu được chế tạo theo công nghệ ép rung tại nhà máy sản
xuất gạch ở Bình Định, được đánh số để phân loại và bảo dưỡng 28
ngày sau khi sản xuất.

Hình 1- Mẫu thí nghiệm

108

3.2022

ISSN 2734-9888

2.4 Thí nghiệm gạch khơng nung bê tơng
Gạch được thí nghiệm với 4 chỉ tiêu: độ rỗng, cường độ chịu
nén, độ thấm nước và độ hút nước của gạch. Quy trình thí nghiệm
được tiến hành theo TCVN 6477:2016 [5].

a) Thí nghiệm cường độ
chịu nén

b) Ngâm mẫu để chuẩn bị

thí nghiệm độ thấm nước
và độ hút nước

c) Thí nghiệm độ thấm
nước

d)Thí nghiệm độ hút nước
Hình 2 - Thí nghiệm gạch
3 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ PHÂN TÍCH
3.1 Độ rỗng

Hình 3 - Biểu đồ so sánh độ rỗng của gạch
Từ hình 3 cho thấy, độ rỗng của gạch hai lỗ và gạch sáu lỗ
trong tất cả các trường hợp đều nhỏ hơn 65%, đạt yêu cầu theo
TCVN 6477:2016. Giá trị độ rỗng các trường hợp xấp xỉ nhau, chứng
tỏ tỷ lệ hàm lượng xi măng và tro bay gần như không ảnh hưởng
đến độ rỗng của gạch.
3.2 Cường độ chịu nén

Hình 4 - Biểu đồ so sánh cường độ chịu nén của gạch
Từ hình 4 cho thấy, hàm lượng tro bay tăng thì cường độ chịu
nén của gạch giảm dần. Đánh giá cường độ chịu nén của gạch
theo TCVN 6477:2016:
Với gạch hai lỗ: tất cả năm trường hợp đều cho giá trị cường độ
chịu nén Ri > 6,7 (MPa) và Rtb > 7,5 (MPa), do đó gạch đạt yêu cầu
về cường độ chịu nén.
Với gạch sáu lỗ: trường hợp 1 đến 4 đạt yêu cầu về giá trị
cường độ chịu nén, ngoại trừ trường hợp năm có Ri < 6,7 (MPa) và
Rtb < 7,5 (MPa) nên không đạt yêu cầu.
3.3 Độ thấm nước

Từ hình 5 cho thấy, hàm lượng tro bay tăng thì độ thấm nước
của gạch tăng nhưng không đáng kể, cụ thể:


Độ thấm nước của gạch trong trường hợp 2, 3, 4 và 5 tăng so
với trường hợp 1, với gạch hai lỗ tỷ lệ tăng này lần lượt là 1,6%,
5,2%, 9,9% và 13,1%, với gạch sáu lỗ tỷ lệ tăng này lần lượt là 1,1%,
5,5%, 11,2% và 16,4%. Độ thấm nước của cả hai loại gạch trong
năm trường hợp chênh lệch nhau khơng đáng kể.

Chi phí vật liệu giảm đáng kể khi thay thế 20% đến 30% xi
măng bằng tro bay, cụ thể:

Hình 7 - Biểu đồ so sánh chi phí vật liệu cho một viên gạch hai lỗ
Hình 5 - Biểu đồ so sánh độ thấm nước của gạch
Đánh giá độ thấm nước của gạch theo TCVN 6477:2016: với
gạch hai lỗ và gạch sáu lỗ đều có Hi,, Htb < 16 (L/m2.h) trường hợp
gạch xây có trát, do đó trong cả năm trường hợp gạch đều đạt yêu
cầu về độ thấm nước.
3.4 Độ hút nước

Hình 6 - Biểu đồ so sánh độ hút nước của gạch
Từ hình 6 cho thấy, hàm lượng tro bay tăng thì độ hút nước của
gạch tăng nhưng không đáng kể, cụ thể:
Độ hút nước của gạch trong trường hợp 2, 3, 4 và 5 tăng so với
trường hợp 1, với gạch hai lỗ tỷ lệ tăng này lần lượt là 2,47%,
5,82%, 10,72% và 16% với gạch sáu lỗ tỷ lệ tăng này lần lượt là
3,58%, 13,07% và 18,51%. Độ hút nước của cả hai loại gạch trong
năm trường hợp xấp xỉ nhau.
Đánh giá độ hút nước của gạch theo TCVN 6477:2016: với gạch

hai lỗ và gạch sáu lỗ đều có Xi,, Xtb < 12 (%), do đó trong cả năm
trường hợp gạch đạt yêu cầu về độ hút nước.
3.5 Nhận xét
Các phần trên đã trình bày kết quả thí nghiệm của hai loại
gạch, gạch hai lỗ và gạch sáu lỗ, với tổng số lượng mẫu thí nghiệm
là 240 mẫu cho các chỉ tiêu về độ rỗng, cường độ chịu nén, độ
thấm nước và độ hút nước của gạch. Kết quả thí nghiệm cho thấy:
Về cường độ chịu nén: khi hàm lượng tro bay chiếm 10%, 20%,
30% trong thành phần chất kết dính, cường độ chịu nén của gạch
hai lỗ và gạch sáu lỗ với mác gạch M7,5 đều đạt theo qui định của
TCVN 6477-2016.
Về độ thấm nước và độ hút nước của gạch: tất cả các trường
hợp có và khơng có tro bay của gạch hai lỗ và gạch sáu lỗ với mác
gạch M7,5 đều có độ thấm nước và độ hút nước đạt theo qui định
của TCVN 6477-2016.
Xi măng dùng để chế tạo gạch loại PBC40 có cường độ khá cao
50,5 MPa nên lượng dùng xi măng giảm, đây là một trong những
nguyên nhân dẫn đến độ thấm nước và độ hút nước của gạch tăng.
4 PHÂN TÍCH HIỆU QUẢ KINH TẾ KHI DÙNG TRO BAY THAY
THẾ MỘT PHẦN XI MĂNG
Tính tốn chi phí vật liệu (chất kết dính, mạt đá, nước) để chế
tạo một viên gạch hai lỗ và gạch sáu lỗ khi tỷ lệ xi măng - tro bay
trong thành phần chất kết dính lần lượt là: 100% xi măng và 0% tro
bay, 80% xi măng và 20% tro bay, 70% xi măng và 30% tro bay. Chi
phí tro bay đã bao gồm giá vật liệu và vận chuyển từ Quảng Ninh
đến Bình Định, Phú Yên. Kết quả được thể hiện ở hình 7 và hình 8.

Hình 8 - Biểu đồ so sánh chi phí vật liệu cho một viên gạch sáu lỗ
Gạch hai lỗ, từ hình 7 cho thấy, khi thay 20% xi măng bằng tro
bay, chi phí vật liệu giảm 52 đồng cho một viên gạch, tương ứng

giảm 6,8% chi phí vật liệu; khi thay 30% xi măng bằng tro bay, chi
phí vật liệu giảm 72 đồng cho một viên gạch, tương ứng giảm
10,3% chi phí vật liệu.
Gạch sáu lỗ, từ hình 8 cho thấy, khi thay 20% xi măng bằng tro
bay, chi phí vật liệu giảm 119 đồng cho một viên gạch, tương ứng
giảm 7,8% chi phí vật liệu; khi thay 30% xi măng bằng tro bay, chi
phí vật liệu giảm 178 đồng cho một viên gạch, tương ứng giảm
11,6% chi phí vật liệu.
5 KẾT LUẬN
Bài báo đã sử dụng tro bay để thay thế bớt một phần xi măng
trong thành phần vật liệu sản xuất gạch không nung bê tơng, trên
cơ sở thí nghiệm các chỉ tiêu của gạch theo qui định của TCVN
6477:2016 và phân tích tính hiệu quả về mặt kinh tế, cho thấy:
Cường độ chịu nén của gạch giảm khi tăng hàm lượng tro bay.
Khi hàm lượng tro bay chiếm 20% đến 30% trong tổng khối lượng
chất kết dính, cường độ của gạch giảm từ 1,1 đến 1,3 lần khi không
dùng tro bay, tuy nhiên cường độ của gạch vẫn đảm bảo theo qui
định của TCVN 6477:2016.
Độ thấm nước và độ hút nước của gạch thay đổi không đáng
kể khi hàm lượng tro bay chiếm 20% đến 30% trong tổng khối
lượng chất kết dính.
Khi thay thế 20% đến 30% xi măng bằng tro bay trong thành phần
vật liệu, chi phí vật liệu để sản xuất một viên gạch hai lỗ và gạch sáu lỗ
có mác M7,5 giảm gần 12% so với khi không dùng tro bay.
Định mức thành phần cấp phối vật liệu khi sản xuất gạch khơng
nung bê tơng nói chung có thể lấy như sau: chất kết dính chiếm 15%
đến 20% (trong đó lượng tro bay chiếm từ 20% đến 30% của tổng khối
lượng chất kết dính), cốt liệu chiếm 80% đến 85%.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Quyết định số 1469/QĐ-TTg ngày 22/8/2014 của Thủ tướng Chính phủ. Phê duyệt

Quy hoạch tổng thể phát triển vật liệu xây dựng Việt Nam đến năm 2020 và định hướng đến
năm 2030.
[2] Quyết định số 1266/QĐ-TTg ngày 18/8/2020 của Thủ tướng Chính phủ. Phê duyệt
Chiến lược phát triển vật liệu xây dựng Việt Nam thời kỳ 2021 - 2030, định hướng đến năm
2050.
[3] Thông tư 13/2017/TT-BXD ngày 08/12/2017 của Bộ trưởng Bộ ây dựng. Quy định sử
dụng vật liệu xây khơng nung trong các cơng trình xây dựng.
[4] Viện Vật liệu xây dựng - Bộ Xây dựng (2015). Tài liệu công nghệ sản xuất gạch bê
tông. Bộ Khoa học và Công nghệ, Hà Nội.
[5] TCVN 6477:2016 (2016). Gạch bê tông. Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội.

ISSN 2734-9888

3.2022

109